За въртящите се черни дупки и хиперпространственото пътуване
Автор: Гурав Хана
Превод: Рени Янкова
Един от най-разпознаваемите сценарии в научната фантастика е използването на черна дупка като портал към друго измерение, към друго време или дори към друга вселена. Тази идея може да е по-близка до реалността, отколкото си представяхме преди.
Черните дупки са може би най-загадъчните обекти във вселената. Те са последица от гравитацията, смазваща умиращата звезда, което води до образуване на сингулярност – това е ефектът, когато цялата звезда се компресира до една точка, превръщайки се в обект с безкрайна плътност. Тази плътна и гореща сингулярност пробива дупка в самата тъкан на пространство-времето, евентуално отваряйки възможност за хиперпространствено пътуване. Тоест, получва се пряк път през пространство-времето, който позволява пропътуване на космически разстояния за кратък период.
До скоро изследователите смятаха, че всеки космически кораб, който се опитва да използва черна дупка като портал, ще трябва да се съобразява с природата й. Горещата и плътна сингулярност би подложила космическия кораб на последователност от все по-силни разтягания и свивания, преди той да бъде напълно изпарен.
Летене през черна дупка
Екип от университета в Масачузетс и техни колеги от колежа в Джорджия доказаха, че не всички черни дупки са еднакви. Ако черна дупка като „Стрелец A“, разположена в центъра на нашата галактика, е голяма и се върти, тогава перспективите за космическия кораб, който би преминал през нея, се променят драстично. Сингуларността, с която космическият кораб ще трябваля да се пребори, е много слаба и може да позволи спокойно преминаване на обекта.
Основната причината е, че сингулярност на въртящите се черни дупки е технически „слаба“ и по този начин не уврежда обектите, които взаимодействат с нея. Отначало този факт може да изглежда противоречив. Но човек може да го възприеме като аналогичен на обичайния опит бързо да прекараме пръста си през пламъка на свещ, без да се изгори, въпреки че пламъкът е с температура приблизително 2000 градуса. Ако дръжте пръста си близо до пламъка, той ще се изгори. Но ако го прекарате бързо през него, няма да почувствате особен ефект. По подобен начин, преминавайки през голяма въртяща се черна дупка, много по-вероятно е космическият кораб да излезе от другата страна невредим.
Лиор Бурко и неговите колеги изследват физиката на черните дупки повече от две десетилетия. През 2016 г. Каролайн Малари е вдъхновена от блокбъстъра на Кристофър Нолан „Интерстелар“, и желае да провери дали Купър (персонажът на Матю Макконъхи) може да оцелее при падане дълбоко в Гаргантуа – измислена, супермасивна, бързо въртяща се черна дупка, около 100 милиона пъти по-голяма от масата на нашето слънце. „Интерстелар“ се основава на книга, написана от носителя на Нобелова награда – астрофизик Кип Торн, и физическите свойства на Гаргантюа са от основно значение в сюжета на този холивудски филм.
Въз основа на работата, извършена от физика Амос Ори две десетилетия по-рано, и въоръжена със сериозни изчислителни умения, Малари изгради компютърен модел, който да улови повечето от основните физически ефекти върху космически кораб или друг голям обект, който би попаднал в голяма, въртяща се черен дупка като „Стрелец A“.
Даже без трусове?
Това, което Малъри откри е, че при всякакви условия обект, попаднал във въртяща се черна дупка, няма да изпита огромен ефект при преминаването си през така наречената вътрешна хоризонтала на дупката. При подходящи обстоятелства ефектите върху обекта могат да бъдат пренебрежимо малки, което позволява лесно преминаване през сингулярността. Всъщност може да няма никакви забележими ефекти върху обекта. Това увеличава възможността за използване на големите, въртящи се черни дупки като портали за хиперпространствено пътуване.
Също така Малари разясни характеристика на въртящите се черни дупки, която не беше напълно оценена преди: фактът, че ефектите от сингулярността при тях ще доведат до бързо нарастващи цикли на разтягане и свиване на космическия кораб. Но за много големите черни дупки като Гаргантюа, силата на този ефект би била пренебрежимо малка. Така че космическият кораб и всички хора на борда не биха пострадали.
Беше публикувана и графика, която изобразява физическото натоварване на стоманената рамка на космическия кораб, докато той се спуска във въртяща се черна дупка. Показано е увеличение на натиска за много къси периоди от време. Важно е да се отбележи, че този натиск се увеличава силно в близост до черната дупка, но не нараства безкрайно. Следователно космическият кораб и неговите обитатели могат да оцелеят при такова пътуване.
Има няколко важни предположения, произтичащи от модела на Малари. Основното е, че разглежданата черна дупка е напълно изолирана и по този начин не е обект на постоянни смущения от източник като друга звезда в нейната близост или дори радиация. Въпреки че това предположение позволява важни опростявания в модела, заслужава да се отбележи, че повечето черни дупки са заобиколени от космически материал – прах, газ, радиация, които биха променили условията. Следователно, естествено продължение на работата на Малари би било да се извърши подобно проучване в контекста на по-реалистична астрофизична черна дупка.
Подходът на Малари за използване на компютърна симулация за изследване на ефектите от черната дупка върху обект е много разпространен в областта на физиката на черните дупки. Излишно е да казваме, че все още нямаме възможността да извършваме реални експерименти в или в близост до черни дупки, така че учените прибягват до теория и симулации, за да разширяват разбирането за тях, като правят прогнози и нови открития.
Статията е публикувана на английски тук.
Tags: наука, научна фантастика, пътуване във времето, черна дупка
